沼液替代化肥对稻田土壤节肢动物群落的影响

土壤节肢动物群落对施肥管理响应灵敏,是反映农田生态系统健康与稳定的重要指标。本文以江苏滩涂围垦稻田为例进行田间小区试验,研究沼液替代化肥（0%、33%、66%和100%）对土壤节肢动物群落在0～20 cm土层分布及多样性的影响。结果表明：各施肥处理下稻田土壤节肢动物优势类群均为前气门亚目（Prostigmata）、弹尾纲（Collembola）和甲螨亚目（Oribatida）,其分别占总密度的45.44%、20%、13.38%。沼液替代化肥（即沼液与化肥配施）有利于提高土壤节肢动物密度、多样性指数和丰富度指数。当沼液替代化肥比例为66%时（施N总量为225 kg·hm-2）,土壤节肢动物密度、多样性指数和丰富度指数均显著高于纯化肥（沼液替代化肥比例为0）处理(P<0.05);分别较纯化肥增加129.25%、8.67%和34.78%。相关性分析表明,土壤有机碳（TOC）和全氮（TN）是影响稻田土壤节肢动物密度的主要因子。     

硝态氮浓度对亚热带土壤反硝化潜力和产物组成的影响

在实验室条件下,采用密闭、淹水、充 N2 的严格厌氧培养方法研究了NO3--N?浓度对亚热带土壤反硝化潜力和产物组成的影响。研究表明,在NO3-?-N?浓度为 10 ~ 200 mg /kg 范围内,该土壤的反硝化势变化于 0.024 ~ 0.224 mg/(kg×h) 之间,随着NO3--N?浓度的增加而呈显著线性增加(R2 = 0.94,P<0.01)。N2O 始终是反硝化的主要产物,占反硝化产物的 56% ~ 92%;NO 是次要产物,占 6% ~ 40%。在野外原位状态下,土壤的还原条件难以达到供试实验室条件,由此估计,亚热带森林土壤反硝化的主要产物并非 N2,而是 N2O 和 NO,这可能是该类土壤虽反硝化作用弱,但 N2O 排放量大的主要原因。     

FACE环境下不同秸秆与氮肥管理对稻田土壤硝化和反硝化菌的影响

利用位于江都市小记镇的中国稻-麦轮作FACE平台,采用最大可能(MPN)法,在2004年水稻生长季研究了不同施肥情况(施常规N量UN和低N量LN)、不同秸秆还田情况(秸秆全还田HR和秸秆不还田NR)下,土壤中硝化和反硝化细菌数量在FACE条件下随时间的变化。结果表明,FACE条件下,土壤硝化菌数普遍在抽穗期或乳熟期达到最大值,而对照土壤的硝化菌数普遍到成熟期才达到最大值,并且显著高于FACE处理的相应值(P<0.05)。在HR条件下,LN和UN小区FACE处理的土壤硝化细菌数量较对照减少6%~10%。FACE条件LN小区的反硝化菌数在成熟期达到最大值,而对照处理则在乳熟期达到最大值,并显著高于FACE处理(P<0.05);而UN小区的反硝化菌数二者均在抽穗期达到最大值。在LN小区HR和NR情况下,FACE处理土壤反硝化细菌数量分别低于对照处理的相应值8%和13%。在HR情况下,土壤反硝化潜势FACE处理显著低于对照。在LN和UN小区,FACE处理土壤的反硝化作用潜势分别是对照的83.7%和95.4%。     

1988-2018年中国水稻秸秆资源时空分布特征及还田替代化肥潜力

中国的水稻秸秆资源丰富,但不同地区水稻秸秆及养分资源量,还田替代化肥潜力以及随时间的变化特征尚不清楚.该研究基于农业农村部1988-2018年在全国稻作区的水稻土长期监测数据,分析了中国各地区不同年份的水稻秸秆和养分资源量及还田替代化肥潜力,为水稻秸秆资源的合理利用提供依据.结果表明:全国近10 a(2009-2018...     

秸秆等氮量替代化肥对土壤水分和玉米干物质积累的影响

为了探究秸秆等氮量替代化肥的可行性及其对土壤水分和玉米干物质积累的影响,进行连续6年的大田试验,2020年是施肥第5年,2021年是施肥第6年,保持225 kg/hm²的等氮量,设置5个施肥处理：CK(单施化肥,100%化肥氮)、S25(25%秸秆氮+75%化肥氮)、S50(50%秸秆氮+50%化肥氮)、S75(75%秸秆氮+25%化肥氮)、S100(100%秸秆氮),研究秸秆等氮量替代化肥对土壤贮水量、水分利用效率、土壤耗水量、土壤养分和玉米干物质积累量的影响。结果表明：(1)2020年试验中,在播种前和灌浆期,0—80 cm土层土壤贮水量为S50>S25>CK>S100>S75;在大喇叭口期和抽雄期为S50>S25>CK>S75>S100;在成熟期为S50>CK>S25>S100>S75;在2021年试验中,大喇叭口期,0—80 cm土层土壤贮水量为S25>S50>S100>CK>S75;在抽雄期,0—80 cm土层土壤贮水量为S25>S50>CK>...     

有机肥/秸秆替代化肥模式对设施菜田土壤氮循环功能基因丰度的影响

  【目的】  利用天津市农业科学院西青区基地日光温室的蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,分析不同施肥模式下设施春茬番茄盛果期土壤氮循环功能基因丰度、硝化潜势(PNR)及N₂O排放量的差异,为设施菜田可持续健康发展提供科学依据。  【方法】  定位试验始于2009年,共设置来源于化肥(CF)、有机肥(M)和玉米秸秆(S)不同比例的6个等氮磷钾处理,分别为:4/4CF、3/4CF+1/4M、2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M、2/4CF+1/4M+1/4S、2/4CF+2/4S。在第20茬设施蔬菜(春茬番茄盛果期)采集0—20 cm土壤样品,测定土壤氮循环相关指标。  【结果】  1)含有机肥/秸秆处理土壤的PNR较4/4CF处理平均增加72.9%,其中仅配施有机肥3个处理平均增加了107.0%,而配施秸秆两个处理显著低于含有机肥的2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M处理。 2)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤反硝化过程功能基因NapAB、NirS、NorB、NosZ丰度平均分别增加了19.9%、20.4%、19.1%、2.3%,硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NirB丰度平均增加了25.9%,而土壤硝化过程功能基因AmoA、AmoB、AmoC、Hao,以及硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NrfH丰度平均分别降低了37.9%、46.3%、33.8%、65.5%、8.8%。3)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤0～28 天 N₂O累计排放量平均增加了59.6%。4) Spearman相关性分析表明,土壤PNR与土壤有机碳(r = 0.37)、铵态氮(r = 0.47)、土壤N₂O累计排放量(r = 0.56)以及反硝化过程功能基因NapAB (r = 0.78)、NirK (r = 0.21)和NorB (r = 0.53)呈显著正相关关系,与土壤pH (r = –0.40)呈显著负相关关系;土壤N₂O累计排放量与土壤有机碳(r = 0.90)、全氮(r = 0.83)、硝态氮(r = 0.83)、铵态氮(r =0.64)及反硝化过程功能基因NapAB (r = 0.67)、NirK (r = 0.49)、NirS (r = 0.36)和NorB (r = 0.88)呈显著正相关关系,与土壤pH (r = –0.52)和硝化过程功能基因AmoA (r = –0.62)、AmoB (r = –0.64)、AmoC (r = –0.71)和Hao (r = –0.77)呈显著负相关关系。冗余分析显示,土壤硝态氮(P = 0.01)、铵态氮(P = 0.03)和有机碳(P = 0.05)对土壤氮循环功能微生物影响显著,分别解释其群落结构变异的34.0%,13.3%和11.3%。  【结论】  同等氮磷钾养分投入量下,有机肥/秸秆替代部分化肥,尤其是配施1/4有机肥及1/4秸秆模式(2/4CF+1/4M+1/4S)可显著降低土壤硝化过程功能基因丰度,增加反硝化、硝酸盐异化功能基因丰度,促进番茄盛果期的氮素吸收,减少可能向下淋洗的氮量。     

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

【目的】研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。【方法】依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照(CK)、常规氮磷钾化肥(NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分(SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380cm土层剖面的分布积累量。【结果】与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年(2015和2017年)及5...     

秸秆还田和休耕对赣东北稻田土壤养分的影响

通过田间试验研究了水稻秸秆还田和休耕对稻田土壤肥力的影响.结果表明,添加秸秆的处理S1R0和S1R1土壤有机碳含量分别有高于不添加秸秆的处理S0R0和S0R1的趋势,并在2011年早稻收获时达到显著水平.添加秸秆对全量养分的影响并不显著,但显著增加了土壤碱解氮和速效钾含量.2011年早稻收获时休耕处理土壤全氮和全磷含量显著高于连续种植水稻的处理.与2009年早稻收获时相比,201 1年早稻收获时S0R0和S1R0处理土壤速效磷含量分别提高了55.5％和29.3％,说明休耕显著提高了土壤速效磷含量.休耕处理土壤中速效钾含量一直维持在较高水平,而连续种植水稻的处理速效钾含量则逐年下降.     

秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化及N2O排放的影响

运用乙炔抑制技术研究了不同施氮水平下秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化反应和氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明,土壤反硝化速率及N2O的排放受氮肥施用、秸秆处理方式及其交互作用的显著影响。与秸秆燃烧相比,不施氮或低施氮水平时,秸秆还田可刺激培养初期反硝化反应速率及N2O排放,增加培养期间N2O平均排放通量;高施氮水平时,秸秆还田可降低反硝化反应速率及反硝化过程中的N2O排放。秸秆还田可降低反硝化中N2O/N2的比例。     

减氮和秸秆还田对旱地土壤微生物和硝化潜势的影响

通过3年田间试验,研究减氮和秸秆还田对黄土高原南部旱地春玉米产量、硝态氮残留量及微生物学特性等指标的影响。研究共设置不施肥（CK）、传统施氮（N250）、传统施氮配合秸秆还田（N250+S）、减氮20%（N200）、减氮20%配合秸秆还田（N200+S）5个处理。结果表明：（1）连续3年减氮20%和秸秆还田可以提高玉米产量,阻控土壤硝态氮淋溶,N200较N250处理玉米增产5.9%,N200+S较N200处理玉米增产7.4%,N250+S较N250处理玉米增产9.1%;0－300 cm土层,N200较N250处理硝态氮残留量减少51.3%,N200+S较N200处理硝态氮残留量减少18.0%,N250+S较N250处理硝态氮残留量减少41.2%。（2）减氮和秸秆还田是调控土壤硝化潜势的有效措施,N200较N250处理硝化潜势降低8.8%,N250+S较N250处理硝化潜势降低14.2%,N200+S较N200处理硝化潜势降低20.4%。（3）秸秆还田显著提高土壤微生物量碳氮（SMBC、SMBN）含量,N250+S较N250处理SMBC、SMBN分别显著增加17.5%和24.0%,N200+S较N200处理SMBC、SMBN分别显著增加18.4%和31.3%。（4）施氮和秸秆还田对氨氧化古菌（AOA）影响较小,但增加了氨氧化细菌（AOB）数量。（5）氨氧化细菌（AOB）丰度与硝态氮、铵态氮、土壤微生物量碳氮（SMBC、SMBN）和硝化潜势均呈极显著正相关,而氨氧化古菌（AOA）丰度和影响因子没有明显的相关性。研究结果可为黄土旱塬春玉米种植区氮肥管理和农业可持续发展提供科学依据。     

沼液化肥配施对红壤旱地土壤养分和花生产量的影响

通过沼液化肥配施定位实验,研究等氮量条件下沼液替代化肥的不同比例(沼液全氮分别占总N 0%、15%、30%、45%、100%)对红壤旱地土壤养分库和花生产量的影响。结果表明,沼液施用2年后,花生平均产量显著增加,较无肥和单施化肥处理分别增产33.15%~48.29%和10.24%~22.77%,其中30%处理达到最高(3 332 kg hm~(~(-2))),较其他处理显著增产4.0%~48.3%。同时土壤有机质(OM)、活性有机质(LOM)及碳库管理指数(CMI)也发生了显著变化,30%处理较其他处理表现为显著增加。可见沼液化肥均衡配施在提高土壤有机质含量的同时显著改善了有机质质量。同时较不施肥和单施化肥处理,30%处理显著提高了土壤全氮、NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、有效磷和速效钾含量。对花生产量与土壤各养分指标进行Pearson相关分析,发现相关系数最高的是有效磷(0.956**),表明有效磷是当前红壤旱地花生持续高产的首要限制因子。作物产量与LOM显著正相关(0.826*),而与OM无显著相关性。同时,LOM与OM(0.920**)、全氮(0.894*)、全磷(0.867*)、有效磷(0.872*)和速效钾(0.821*)均呈极显著或显著正相关,而OM除与LOM达到显著相关外,仅与全氮(0.922**)和有效磷(0.862*)呈极显著或显著正相关。这表明LOM较OM更能客观反映土壤质量的变化,应成为土壤施肥的良好评价指标。本实验条件下,红壤旱地花生产区沼液化肥均衡配施(30%)既显著提高花生产量、减少化肥使用量,又可以提高土壤养分库,增加土壤有机质和活性有机质含量,应成为红壤旱地地区花生增产和地力培肥的有效途径。     

麦秸秆和沼液配施对水稻苗期生长和土壤微生物的调控

研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥(S-CF)、小麦秸秆全量还田结合沼液(S-BS)和全量化肥(CF)处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明,不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进,其中CF处理的促进效果最好,其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理,其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理,而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照(CK,不施肥)和S-CF处理;其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理,S-BS处理的真菌总量最低,其中,CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理,S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农(Shannon)多样性指数要明显高于CF处理和CK,而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK,CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全...     

秸秆配施氮肥还田对水稻土酶活性的影响

通过田间试验研究秸秆还田时间及配施氮肥比例对水稻土酶活性的影响,以期为培育水稻土肥力和稳定稻田生态系统功能提供理论依据。试验设置2个秸秆还田时间(WS,冬季还田;SS,春季还田)和4个氮肥配施量(N0,秸秆还田,试验期内全程不添加矿质氮;NB,常规施肥,还田时不添加矿质氮;N30B,秸秆还田时添加早稻基肥用量的30%矿质氮;N60B,秸秆还田时添加早稻基肥用量的60%矿质氮)。研究结果表明:1冬季秸秆翻耕还田能增加冬闲期6种与土壤碳周转相关酶(β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和蔗糖酶)的活性,冬闲期冬季秸秆还田条件下土壤酶活性均高于春季还田,生育期内冬季秸秆翻耕还田措施对土壤β-葡糖苷酶和过氧化物酶有增加作用;2秸秆还田并配施氮肥措施显著地增加冬闲期和生育期β-纤维二糖苷酶的活性,但配施氮肥的3个比例间土壤酶活性并无显著差异;3除多酚氧化酶外,其他5种酶均与其有机碳投入量呈显著正相关。因此,冬季秸秆还田及配施氮肥能在一定程度上调控与碳周转相关的土壤酶活性,对推广冬闲期秸秆翻耕还田及保障作物的产量具有重要的生态学意义。     

沼液替代化肥对麦季CH4、N2O排放及温室效应的影响

采用遮光密闭箱和气相色谱法,研究了化肥、化肥＋稻草、50%沼液＋50%化肥、100%沼液4个处理下麦季CH4和N2O的排放特征,并运用全球增温潜势（GWP）对麦季CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。研究结果表明,与化肥处理相比,化肥＋稻草处理显著（P〈0.05）提高了麦季CH4和N2O排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP显著（P〈0.05）增加,分别提高了57.90%和52.00%;而100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39%、10.88%和24.16%、10.97%,主要是由于沼液处理降低了麦季N2O排放总量。可见,稻麦轮作条件下沼液替代化肥措施会降低稻茬麦季的综合温室效应。     

秸秆全量还田配施沼液对砂姜黑土水稳性团聚体及结合有机碳的影响

为探究秸秆还田配施沼液对土壤水稳性团聚体及结合有机碳的影响，以黄淮海平原砂姜黑土为研究对象，设置秸秆全量还田和秸秆全量还田配施不同剂量(低剂量：450 m³/hm²；中剂量：750 m³/hm²；高剂量：1 050 m³/hm²)沼液处理以及空白对照，采集并分析了不同土层(0～20 cm和20～40 cm)水稳性团聚体及结合有机碳的分布情况。结果表明：相较于对照，秸秆还田和沼液灌施均显著促进各土层水稳性大团聚体形成及稳定性提高。秸秆还田配施中量沼液处理>0.25 mm粒径团聚体质量组成比例(WR0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)最高，而团聚体破碎率(PAD)和分形维数(D)最低。单一进行秸秆还田和秸秆还田配施不同剂量沼液均显著增加各土层大团聚体结合有机碳贡献率，降低<0.25mm粒径土壤颗粒结合有机碳的贡献率。秸秆还田配施中量沼液处理使得大粒径团聚体结合有机碳贡献率显著高于其他处理。因此，进行秸秆全量还田配施适量沼液有助...     

不同秸秆还田率情境下亚热带水田土壤的“碳汇”贡献模拟研究

明确不同秸秆还田量对土壤“碳汇”的贡献大小是合理制定农业碳中和措施的基础。以我国典型亚热带地区——福建省水田土壤为研究对象,基于2016年15833个土壤样点实测数据和目前该地区最详细的1︰5万大比例尺土壤数据库,运用农业生态系统中广泛使用的DNDC(DeNitrification and DeComposition)模型模拟了不同秸秆还田率下全省未来的土壤有机碳动态变化。结果表明,2017—2053年传统管理(15%)以及秸秆还田30%、50%和90%下水田土壤的年均固碳速率分别为173、302、478和838 kg·hm^-2,固碳总量分别为11.56、20.15、31.90和55.95 Tg。从土壤亚类来看,咸酸和盐渍水稻土的年均固碳速率最大,不同秸秆还田率下介于220～920kg·hm^-2·a^-1之间;而渗育和潴育水稻土的固碳量最大,不同秸秆还田率下合计介于9.45～45.52 Tg之间,约占研究区总固碳量的81%。从行政区来看,龙岩、泉州两个地级市的固碳速率和总量均最大,不同秸秆还田率下均分别在202～937 k...     

秸秆还田配合化肥减施对潮土作物产量及土壤肥力的影响

我国粮食主产区化肥施用过量,导致肥料利用率降低、土壤质量退化、环境污染风险提高等一系列问题。于黄淮海平原潮土区设置大田试验,研究秸秆还田配合不同比例氮磷减施对土壤养分、作物产量、秸秆养分释放及土壤微生物的影响。结果表明：与常规施肥相比,减氮30%或减磷50%对作物产量及土壤养分含量无显著影响;秸秆降解率在第一季达43.33%～53.11%,减氮30%或减磷50%降解率可增加12.40%,两年后达到63.41%～75.62%;减氮100%显著降低细菌真菌丰度、物种丰富度和多样性,而减磷影响较弱;减氮30%和减磷50%主要增加细菌中芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）Longimicrobiaceae科和变形菌门（Proteobacteria）亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）相对丰度,增加真菌中壶菌门（Chrytridiomycota）GS13纲相对丰度,降低子囊菌门（Ascomycota）粪壳菌纲（Sordariomycetes）和被孢霉门（Mortierellomycota）被孢霉纲（Mortierellomycetes）相对丰度;冗余分析表明,影响细菌和...     

沼液无害化处理与利用成套设备工艺技术

针对目前循环农业生产中沼液有害重金属超标以及沼液管网系统产气爆管,沼渣、厌氧菌落群堵管等问题,导致农用沼液难以利用的现状,研究开发出了一种沼液无害化处理与利用的成套设备。该设备包括沼液无害化处理与肥水一体灌溉装置两部分,具有重金属脱除容易、管网自动排气防爆、防堵塞及肥水一体化灌溉功能,有效提高了沼液沼渣利用率,实现农业循环经济发展与节能减排的根本目的。目前,该设备已获2项国家发明专利授权和1项实用新型专利授权。